Question

（17分）由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，

产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：

（注：NaCl熔点为801 ℃；AlCl₃在181 ℃升华）

（1） 精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为：

① ________________________________________________________________________

② ________________________________________________________________________。

（2） 将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl₂外还含有_________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在__________。

（3） 在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为：_____________________________

__________________________________________________________________。

（4） 镀铝电解池中，金属铝为________极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al₂Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_____________________________________。

（5） 钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_________________。

Answer

（1） Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 （2分） 3SiO2＋4Al3Si＋2Al2O3 （2分）

（2） HCl、AlCl3（1分） NaCl（1分）

（3） Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O （2分）、 H＋＋OH－===H2O （2分）

（4） 阳（1分） Al＋4Cl－－3e－===AlCl（2分） 、 2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl （2分）

（5） 氧化铝膜能隔绝空气，阻碍钢铁被腐蚀（2分）

【解析】

试题分析：

（1） 坩埚表面的氧化铁和石英砂分别与铝发生置换反应：

Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 3SiO2＋4Al 3Si＋2Al2O3

（2） 粗铝中含有H2，则与Cl2反应生成HCl，则气泡中含有HCl，同时Al与Cl2反应生成AlCl3，由于AlCl3在181 ℃升华，气泡中还含有AlCl3。有Na存在，其与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点高于700 ℃，存在于浮渣中。

（3） 尾气经冷凝后气体A含有Cl2和HCl，用碱液吸收的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，OH－＋H＋===H2O。

（4） 在电镀池中，镀件作阴极，金属铝作阳极，铝电极的电极反应式为Al＋4Cl－－3e－===AlCl，

2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl。

（5） 致密的氧化铝膜能防止钢材腐蚀是因为氧化铝膜能隔绝空气，阻止Fe与O2反应。

考点：考查电化原理等。